[发明专利]一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法和系统

权利要求书

1.一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法，其特征在于，包括：

步骤S101、根据所述多煤层的浅埋房柱式采空区的点式地应力测量数据，逆向反演得到所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场数据；

步骤S102、根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场数据，基于预先构建的所述多煤层的工程地质模型，得到煤层开挖过程中在开挖扰动因素作用下所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的能量数据；

步骤S103、根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的能量数据，确定所述浅埋房柱式采空区的大面积悬顶区域的危险等级，以对所述浅埋房柱式采空区进行稳定性评价；

其中，步骤S101包括：根据预先构建的所述浅埋房柱式采空区的地应力场分布与所述开挖扰动因素之间的映射关系，构建所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场的回归模型；其中，基于最小二乘法，根据所述多煤层的浅埋房柱式采空区的多个测量点的地应力测量数据，和单位力作用下所述工程地质模型中多个所述测量点对应的单位应力模拟值，确定所述回归模型的回归系数；

基于线性回归叠加原理，根据所述回归模型，确定所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场数据；

在步骤S102中，所述煤岩体的能量数据包括：所述煤岩体的弹性应变能；对应的，按照公式：

计算所述煤岩体的弹性应变能；

其中，通过在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟得到；分别表示在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟时划分的单元体的主应力；分别表示所述单元体的主应变；，表示所述单元体的数量，为正整数；

在步骤S102中，所述煤岩体的能量数据还包括：所述煤岩体的贮存能量；对应的，按照公式：

计算所述煤岩体的贮存能量；

其中，通过在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟得到；表示在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟时划分的单元体的体积；，表示所述单元体的数量，为正整数；分别表示所述单元体的主应力；分别表示所述单元体的主应变。

2.根据权利要求1所述的多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法，其特征在于，基于最小二乘法，根据所述地应力测量数据和所述单位应力模拟值的残差平方和，确定所述回归系数。

3.根据权利要求1所述的多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法，其特征在于，所述煤岩体应力场数据为所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的初始地应力，

对应的，

所述基于线性回归叠加原理，根据所述回归模型，确定所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场数据包括：

基于线性回归叠加原理，按照公式：

确定所述浅埋房柱式采空区的地应力分量；其中,，表示所述浅埋房柱式采空区的测量点的数量；，表示所述开挖扰动因素的数量；表示第个所述开挖扰动因素的回归系数；表示第个测量点在第个所述开挖扰动因素下的单位应力模拟值；，表示第个测量点的第个所述地应力分量；

根据所述地应力分量，反演得到所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的初始地应力。

4.根据权利要求1所述的多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法，其特征在于，所述多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法还包括：

响应于所述煤岩体的弹性应变能大于预设应变阈值，确定对应的所述煤岩体区域为大面积悬顶动力冲击危险区域。

5.根据权利要求1所述的多煤层房柱式煤柱稳定性评价方法，其特征在于，在步骤S103中，所述根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的能量数据，确定所述浅埋房柱式采空区的大面积悬顶区域进行危险等级，以对所述浅埋房柱式采空区进行稳定性评价，具体为：

根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的贮存能量，按照公式：

确定所述浅埋房柱式采空区的大面积悬顶区域的危险等级，以对所述浅埋房柱式采空区进行稳定性评价；

其中，表示所述多煤层开挖时的预设矿震等级。

6.一种多煤层房柱式煤柱稳定性评价系统，其特征在于，包括：

反演单元，配置为根据所述多煤层的浅埋房柱式采空区的点式地应力测量数据，逆向反演得到所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场数据；

能量计算单元，配置为根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体应力场数据，基于预先构建的所述多煤层的工程地质模型，得到煤层开挖过程中在开挖扰动因素作用下所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的能量数据；

评价单元，配置为根据所述浅埋房柱式采空区的煤岩体的能量数据，确定所述浅埋房柱式采空区的大面积悬顶区域的危险等级，以对所述浅埋房柱式采空区进行稳定性评价；

其中，所述煤岩体的能量数据包括：所述煤岩体的弹性应变能；对应的，按照公式：

计算所述煤岩体的弹性应变能；

其中，通过在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟得到；分别表示在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟时划分的单元体的主应力；分别表示所述单元体的主应变；，表示所述单元体的数量，为正整数；

所述煤岩体的能量数据还包括：所述煤岩体的贮存能量；对应的，按照公式：

计算所述煤岩体的贮存能量；

其中，通过在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟得到；表示在所述开挖扰动因素作用下对所述工程地质模型施加所述煤岩体应力场数据进行模拟时划分的单元体的体积；，表示所述单元体的数量，为正整数；分别表示所述单元体的主应力；分别表示所述单元体的主应变。